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上向流斜管沉淀池的沉降分析

2016/8/4 8:01:18點擊:
以上向流斜管沉淀池為例,分析沉淀區斜管尺寸問題,下向流斜管斜板沉淀池原理與此相同,不多敘述。
為了分析方便,取上向流斜管為矩形,斜管的縱剖面設斜管的傾斜角為a,斜管的長度為A,斷面高度為d,寬為w,斜管內水流平均流速為v,顆粒的沉降速度為u0。
設固體顆粒從斜管的A點進入到達B點沉于管底,該顆粒的沉降速度既為它的截留速度。
按圖3-19中所畫的幾何關系,以u0及v為兩邊所構成的三角形和以d/cosa及(L+d/sinacosa)為兩邊的三角形是相似的,所以得下列比例關系:v/u0=L+d/sinacosa/d/cosa
由上式可以推導出沉淀單元長度:L=(v/u0-1/sina)d/cosa
沉淀單元的斷面面積為dw,則單元所通過的流量q應為:q=vdw
由上式解出v代入式,得出q和u0的下列關系:q=dwu0(Lcosa/d+1/sina)=u0(Lwcosa+dw/sina)
上式中Lw實際是沉淀單元頂邊的面積,Lwcosa是這個面積在水平方向的投影,可以用Af來表示。Af可以看作是為整個沉淀單元外壁的面積在水平方向的投影(設壁厚為零,所以兩側壁的水平投影面積為零)。dw是沉淀單元的斷面面積,dw/sina表示這個面積在水平方向的投影,可用A代表,A同樣解釋為斷面的投影面積。這樣上式可改寫成簡單形式:q=u0(Af+A)
上式所代表的物理意義可結合圖3-20來理解,圖中畫出一個斜管單元的總投影面積(Af+A)。這個斜管單元的表面負荷應表示為:
表面負荷=q/A=vdw/A=u0(Af+A)/A
上式是對斜管沉淀池優于平流沉淀池的具體說明:在平流沉淀池中,表面負荷僅為u0,斜管沉淀的表面負荷為它的(Af+A)/A倍。相當于斜管把沉淀區的面積A變成(Af+A)來利用。因此,當傾角越小,即(Af+A)越大,斜管的效率越高,但為了沉泥的下滑,傾角不能太小。